• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권3호
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• pp.369-380
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• 2020

대부분의 단결정 실리콘 잉곳은 초크랄스키(Czochralski(Cz)) 공정으로 제조된다. 그러나 단결정 실리콘 잉곳을 제품화 및 태양 전지 기판으로 가공하였을 때 산소 불순물이 있는 경우 낮은 효율성을 나타내는 경향이 있다. 단결정 Si-잉곳의 생산을 위해서는 용융 Si를 녹인 다음 단결정 Si의 시드(Seed)로 결정화하는 초크랄스키(Cz) 공정을 도입한다. 용융된 다결정 Si-덩어리를 단결정 Si-잉곳으로 결정성장 될 때, 열 전달은 Cz-공정의 구조에서 중요한 역할을 한다. 본 연구에서 고품질 단결정 실리콘 잉곳을 얻기 위해 Cz-공정의 최적화된 설계를 구성하였다. 결정 성장 시뮬레이션로부터 결정성장을 위한 Pulling rate 및 Rotation speed에 최적의 변수값을 형성하기 위해 사용되었으며, 변형된 Cz-공정에 대한 연구 및 해당 결과가 논의되며 결정 성장 시뮬레이션을 사용하여 Cz-공정의 Pulling rate, Rotation speed 및 Melt charge level의 최적화된 설계로 인한 결정성장시 단결정 실리콘으로 유입되는 산소 농도 최소화를 설계하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권6호
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• pp.219-224
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• 2022

광학 윈도우, 프리즘, 렌즈 등에 사용되는 CaF₂ 단결정은 3개의 부격자를 가진 face-centered cubic(FCC) 구조를 가지고 있으며 밴드갭(12 eV)이 크고 넓은 파장영역에서 투과율이 우수하고 굴절률이 낮다는 특징이 있다. CaF₂ 단결정 성장은 대표적으로 높은 생산효율과 큰 결정을 만들 수 있는 초크랄스키(Czochralski) 방법으로 생산되고 있다. 이 연구에서는 초크랄스키 방법으로 성장한 일본의 Nikon 사와 미국의 M TI 사 (100)면, (111)면의 CaF₂ 단결정 상용화 웨이퍼의 결정성과 결함밀도를 분석하기 위해 X선 회절(XRD), XRC(X-ray rocking curve) 측정 및 Chemical Etching을 수행하였고 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR)과 UV-VIS-NIS을 이용하여 CaF₂ 결정의 광학적 특성을 분석하였다. 다양한 분석 결과를 통해 CaF₂ 단결정의 다양한 분야에서의 응용가능성을 체계적으로 살펴보았다.

• 한국결정성장학회:학술대회논문집
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• 한국결정성장학회 1997년도 Proceedings of the 12th KACG Technical Meeting and the 4th Korea-Japan EMGS (Electronic Materials Growth Symposium)
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• pp.179-181
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• 1997

When grown the oxide single crystal including Li-ion, optimum oxygen condition is needed. Color and crack are caused in single crystal according too the change in the condition of the oxygen. LiTaO₃ crystals grown from off-composition of congruent melt composition under oxygen deficieny condition didn't generate any crack. LiNbO₃. LiTaO₃ crystals grown from congruent melt composition under optimum oxygen condition caused pale yellow color or colorless with no crack. Color gradually became colorless and generated cracks according to Oxygen excess.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권3호
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• pp.988-1004
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• 1996

The characteristics of flow and oxygen concentration are numerically studied in Czochralski 8" silicon crystal growing process considering radiative heat transfer. The analysis of net radiative heat flux on all relevant surfaces shows growing crystal affects the heater power. Furthermore, the variation of the radiative heat flux along the crystal surface in the growing direction is confirmed and should be a cause of thermal stress and defect of the crystal. The calculated distributions of temperature and, heat flux along the wall boundaries including melt/crystal interface, free surface and crucible wall indicate that the frequently used assumption of the thermal boundary conditions of insulated crucible bottom and constant temperature at crucible side wall is not suitable to meet the real physical boundary conditions. It is necessary, therefore, to calculate radiative heat transfer simultaneously with the melt flow in order to simulate the real CZ crystal growth. If only natural convection is considered, the oxygen concentration on the melt/crystal interface decreases and becomes uniform by the application of a cusp magnetic filed. The heater power needed also increases with increasing the magnetic field. For the case of counter rotation of the crystal and crucible, the magnetic field suppresses azimutal flow produced by the crucible rotation, which results in the higher oxygen concentration near the interface.

• 한국결정성장학회:학술대회논문집
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• 한국결정성장학회 1999년도 PROCEEDINGS OF 99 INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE KACG AND 6TH KOREA·JAPAN EMG SYMPOSIUM (ELECTRONIC MATERIALS GROWTH SYMPOSIUM), HANYANG UNIVERSITY, SEOUL, 06월 09일 JUNE 1999
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• pp.3-26
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• 1999

We have successfully grown <111>-oriented (La,Sr)(Al,Ta)$O_3$(LSAT) mixed-perovskite single crystals and <0001>-oriented $Ca_8La_2(PO_4)_6O_2$(CLPA) single crystals with the apatite structure by the Czochralski method. The compositional and lattice parameter uniformity of the crystals are discussed in relation to the growth conditions. Since LSAT and CLPA single crystals have excellent lattice matching with GaN, they ar promising as new substrates for the growth of high quality GaN epitaxial layers.

• 한국세라믹학회지
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• 제36권6호
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• pp.640-645
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• 1999

Recently rapid progress of electronic and telecommunication technology requires the development of new piezoelectric materials and cellular communication is more and more used in various fields. Langasite(La3Ga5SiO14) is suitable for new piezoelectric properties. Langastie can be applied as communication devices due to intermediate piezoelectric properties which are similar to those of quartz and LiTaO3 in its acoustic characteristics. So in this study Langastie(La3Ga5SiO14) single crystal with 47 mm in diameter and 25mm in length were sucessfully grown by using self-designed Czochralski system. In addition optimum growth conditions for the piezoelectric applications throughout estimation of crystal quality and frequency characteristics were investigated.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권7호
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• pp.2397-2408
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• 1996

A numerical study was made of the control of transient oscillatory flow modes in Czochralski convection. The reduction of temperature oscillation was achieved by changing the rotation rate of crystal rod, .OMEGA.$_{S}$=.OMEG $A_{S0}$(1+ $A_{S}$sin(2.pi. $f_{S}$/ $t_{p}$t)). The temporal behavior of oscillation flow was scrutinized over broad ranges of two parameters, i.e., the rotation amplitude( $A_{S}$.leq.0.5) and the nondimensional frequency (0.9.leq. $f_{S}$.leq.1.5). The mixed convection parameter was ranged 0.225.leq.Ra/PrR $e^{2}$.leq.0.929, which encompassed the buoyancy-and forced-dominant convection regimes. Computational results revealed that the temperature oscillations could be reduced effectively by a proper adjustment of the control parameters. The uniformity of temperature distribution near the crystal rod was examined. The control of oscillatory flow modes was also made for a realistic, low value of Pr.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권2호
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• pp.149-156
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• 1999

초크랄스키 결정성장계의 산소농도에 영향을 주는 유동거동에 대한 정보를 얻기 위해 저온모델을 이용하여 실험적으로 초크랄스키 멜트에 내의 유속을 측정하였다. 실리콘 멜트와 유사한 프란틀(Pr) 수를 갖는 저 융점의 Woods metal을 작동유체로 채택하였다. 전기 전도성을 갖는 유체에서 속도 측정이 가능한 일체형 자석 프로우브(Incorporated magnet probe)를 제작하여 멜트 내부의 여러 지점에서 유속을 3차원저긍로 측정하였다. 측정 결과 관찰된 속도장은 자연대류가 지배적이며 비축대칭적인 유동양상을 나타내었다. 또한 멜트의 두 지점에서 동시에 측정된 온도 데이터로부터 상관계수 및 도가니 회전에 의한 온도 wave의전파를 분석한 결과 상관계수의 크기는 기존의 소형 실리콘 멜트의 연구에서 구한 값보다 작게 나타났으며 이러한 현상은 규모가 큰 멜트의 유동은 난류인 거동이 더 강해지기 때문에 발생하는 것으로 파악되었다.

• 한국결정성장학회:학술대회논문집
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• 한국결정성장학회 1998년도 PROCEEDINGS OF THE 14TH KACG TECHNICAL MEETING AND THE 5TH KOREA-JAPAN EMGS (ELECTRONIC MATERIALS GROWTH SYMPOSIUM)
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• pp.101-104
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• 1998

• 한국세라믹학회지
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• 제21권3호
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• pp.271-277
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• 1984

To study interface between crystals grown and molten state in the crusible. Pulling and rotating rate of the shaft were varied in LiF crystal growth by Czochralski method. Lower speed of the pulling and rotating rate increased the degree of convexity in solid-liquid interface and higher speed of the pulling and rotating rate decreased it. Optimum condition of LiF crystal growth obtained as pulling rate was 6.5cm/h when it rotated as 46rpm.